CAN總線特點介紹

1、CAN總線特點介紹CAN總線作為一種工業(yè)界的流行總線廣泛應(yīng)于工業(yè)自動化、多種控制設(shè)備、交通工具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境控制等各個行業(yè)中，它是是一種多主機局域網(wǎng)，所以這樣一種總線的潛力是很巨大的，接下來將寫幾篇入門的小文章，來介紹一下CAN的學(xué)習(xí)和開發(fā)方法，主要是配合我們的開發(fā)板，其實入門還是很容易的，通過這幾篇文章如果你能建立起一個初步的概念，能夠自己搭起自己的一個節(jié)點（包括硬件和軟件），那就說明你學(xué)會了CAN的基本開發(fā)技術(shù)，實際的工業(yè)現(xiàn)場CAN的開發(fā)不是那么簡單，包括很多要考慮的因素如隔離、可靠性等，但是我們作為初學(xué)者建立起基本的概念還是很重要的，基礎(chǔ)一旦打好，等到了實際工作中，就會如魚得水

2、，所以希望正要或是想開發(fā)CAN的朋友們能夠喜歡這一系列小文章，如果某一篇甚至是某一句話能夠給你帶來啟迪，那將是我最最高興的，希望大家踴躍評論或是參與討論，給我一下寫下去的信心，呵呵，可以加入我們的群。下面正題正式開始嘍！第一篇，當(dāng)然要介紹一下什么是“能”總線（CAN總線）呵呵CAN總線的特點CAN（ControllerAreaNetwork）總線，也稱控制器局部網(wǎng)，屬于現(xiàn)場總線的范疇，它是一種有效支持分布控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。由于采用了許多新技術(shù)及獨特的設(shè)計，CAN總線與一般的通信總線相比，它的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。其特點如下：CAN為多主工作方式，網(wǎng)絡(luò)上任何一個節(jié)

3、點均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從。在報文標(biāo)識符上，CAN上的節(jié)點分成不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實時要求，優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)最多可在134us內(nèi)得到傳輸。CAN采用非破壞總線仲裁技術(shù)。當(dāng)多個節(jié)點同時向總線發(fā)送信息出現(xiàn)沖突時，優(yōu)先級低的節(jié)點會主動地退出發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可以不受影響的繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突的仲裁時間。尤其是網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下，也不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況（以太網(wǎng)則可能）CAN節(jié)點只需通過報文的標(biāo)識符濾波即可實現(xiàn)點對點、一點對多點及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)。CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（速率5kbps以下）;通信速率最高可達(dá)1Mbps

4、（此時通信距離最長為40m）。CAN上的節(jié)點數(shù)主要取決于總線驅(qū)動電路，目前可達(dá)110個。在標(biāo)準(zhǔn)幀的報文標(biāo)識符有11位，而在擴展幀的報文標(biāo)識符（29位）個數(shù)幾乎不受限制。報文采用短幀格式，傳輸時間短，受干擾概率低，保證了數(shù)據(jù)出錯率極低。CAN的每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，具有極好的檢錯效果。CAN的通訊介質(zhì)可以為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。CAN節(jié)點在錯誤幀的情況下具有自動關(guān)閉輸出功能，而總線上其它節(jié)點的操作不受影響。CAN總線具有較高的性能價格比。它結(jié)構(gòu)簡單，器件容易購置，每個節(jié)點的價格較低，而且開發(fā)技術(shù)容易掌握，能充分利用現(xiàn)有的單片機開發(fā)工具。CAN協(xié)議也是建立在國際標(biāo)準(zhǔn)組織

5、的開放系統(tǒng)互聯(lián)模型基礎(chǔ)上的。不過，由于CAN勺數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，又是范圍較小的局域網(wǎng)，其模型結(jié)構(gòu)只取OSI底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層3層，不需要其他中間層，應(yīng)用層數(shù)據(jù)直接取自數(shù)據(jù)鏈路層或直接向數(shù)據(jù)鏈路層寫數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)層次少，利于系統(tǒng)中實時控制信號的傳送。CAN總線的位數(shù)值表示CAN總線上采用“顯性”（Dominant）和“隱性”（Recessive）兩個互補的邏輯值表示“0”和“1”。當(dāng)總線上出現(xiàn)同時發(fā)送顯性和隱性位時，其結(jié)果是總線數(shù)值為顯性（即“0”與“1”的結(jié)果為“0”）。如下圖所示，VCAN-H和VCAN-L為CAN總線收發(fā)器和總線間的兩接口引腳，信號是以兩線間的“差分”電壓形式出現(xiàn)。在

6、隱性狀態(tài)，VCAN-F和VCAN-L被固定在平均值附近，Vdiff近似于0。在總線空閑或隱性期間，發(fā)送隱性位。顯性位以大于最小閥值的差分電壓表示。CAN總線與RS485的比較上一節(jié)介紹了一下CAN總線的基本知識，那么有人會問，現(xiàn)在的總線格式很多，CAN相對于其他的總線有什么特點啊？這個問題問的好，所以我想與其它總線做一下比較，首先呢，就比較一下大家耳熟能詳?shù)?85總線，其實485總線只是一種電平標(biāo)準(zhǔn)，并不是什么新的協(xié)議，與232差不多，當(dāng)然這么說不是很恰當(dāng)，但是有助于大家理解。下面開始比較了：CAN(ControllerAreaNetwork)屬于現(xiàn)場總線的范疇，它是一種有效支持分布式控制或?qū)?/p>

7、時控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。較之目前RS-485基于R線構(gòu)建的分布式控制系統(tǒng)而言，基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)在以下方面具有明顯的優(yōu)越性：CAN控制器工作于多主方式，網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點都可根據(jù)總線訪問優(yōu)先權(quán)(取決于報文標(biāo)識符)采用無損結(jié)構(gòu)的逐位仲裁方式競爭向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，且CAN協(xié)議廢除了站地址編碼，而代之以對通信數(shù)據(jù)進行編碼，這可使不同的節(jié)點同時接收到相同的數(shù)據(jù)，這些特點使得CAN總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信實時性強，并且容易構(gòu)成冗余結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的靈活性。而利用RS-485只能構(gòu)成主從式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，通信方式也只能以主站輪詢的方式進行，系統(tǒng)的實時性、可靠性較差。CAN總線通過CAN

8、控制器接口芯片82C250的兩個輸出端CANH和CANI與物理總線相連，而CANH端的狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài)，CANL端只能是低電平或懸浮狀態(tài)。這就保證不會出現(xiàn)象在RS-485網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)系統(tǒng)有錯誤，出現(xiàn)多節(jié)點同時向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，導(dǎo)致總線呈現(xiàn)短路，從而損壞某些節(jié)點的現(xiàn)象。而且CAN節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下具有自動關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響，從而保證不會出現(xiàn)象在網(wǎng)絡(luò)中，因個別節(jié)點出現(xiàn)問題，使得總線處于“死鎖”狀態(tài)。1) CAN具有完善的通信協(xié)議，可由CAN控制器芯片及其接口芯片來實現(xiàn)，從而大大降低了系統(tǒng)的開發(fā)難度，縮短了開發(fā)周期，這些是只僅僅有電氣協(xié)議的RS-485所無法比

9、擬的。特性RS-485CAN-bus單點成本低廉稍高系統(tǒng)成本高較低總線利用率低網(wǎng)絡(luò)特性單主網(wǎng)絡(luò)多主網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸率低容錯機制無通訊失敗率高高可靠的錯誤處理和檢錯機制極低無任何影響可達(dá)10km（5kbps）非常容易標(biāo)準(zhǔn)CAN-bus協(xié)議低節(jié)點錯誤的影響導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的癱瘓通訊距離<1.5km網(wǎng)絡(luò)調(diào)試?yán)щy開發(fā)難度標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議后期維護成本高我們總線學(xué)習(xí)板上CAN總線和RS485總線都有，您可以在學(xué)習(xí)中逐漸體會到這些區(qū)別，也會體會到CAN總線的優(yōu)越性。CAN空制器選擇在進行CAN總線開發(fā)前，首先要選擇好CAN總線控制器。下面就比較一些控制器的特點。一些主要的CAN總線器件產(chǎn)品制造商產(chǎn)品型號器

10、件功能及特點Intel82526CAN通信控制器，符合CAN2.0A82527CAN通信控制器，符合CAN2.0B8XC196CA/CB1擴展的8XC196+CANS信控制器，符合CAN2.0APhilips82C200CAN通信控制器，符合CAN2.0ASJA1000CAN通信控制器，82C200的替代品，符合82C250CAN2.0BTJA1040通用CAN總線收發(fā)器TJA1054高速CAN總線收發(fā)器8XC5928XCE598P51XA-C3容錯的CAN總線收發(fā)器8XC552+CANS信控制器，去掉IIC符合CAN2.0A提高了電磁兼容性的8XC59216位微控制器+CAN通信控制器，符合

11、CAN2.0BMotorola68HC05X4系列68HC05微控制器+CAN通信控制器，符合CAN2.0ASiemens81C90/91C167CCAN®信控制器，符合CAN2.0B微控制器+CAN®信控制器，符合CAN2.0A/B因為SJA1000比較簡單，資料豐富，對于初學(xué)者非常適用，所以我們采用SJA1000作為我們總線開發(fā)板的CAN控制器，讓大家更容易入門。SJA1000是一種獨立的CAN控制器，主要用于移動目標(biāo)和一般工業(yè)環(huán)境中的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制。它是Philips公司PCA82C20控制器的替代產(chǎn)品，除了PCA82C200的BasicCAN操作模式以外，還增加了一種

12、新的操作模式一一PeliCAN，這種模式支持具有很多新特性的CAN2.0BW、議。SJA1000的基本特征如下：1）引腳電氣參數(shù)與PCA82C20兼容；2）具有PCA82C20模式（即默認(rèn)的BasicCAN模式），支持CAN2.0A和CAN2.0B3）有擴展的接收緩沖器64字節(jié)，先進先出（FIFO）；4）支持11位和29位標(biāo)識碼，通信速率可達(dá)1Mbps;5）其PeliCAN模式的擴展功能包括：可讀寫的錯誤計數(shù)器，可編程的錯誤報警限額寄存器，最近一次錯誤代碼寄存器，對每一個總線錯誤的中斷，有具體位表示的仲裁丟失中斷，單次發(fā)送（無重發(fā)），支持熱拔插，可擴展的驗收濾波器，可接收自身報文（自請求接收）

13、CAN總線硬件設(shè)計在選定了CANS制器SJA1000和CAN驅(qū)動器82C250后，我們肯定很想知道它的硬件電路怎么設(shè)計。其實這個比較簡單，一般我們會遵循下面的步驟：（1）在網(wǎng)絡(luò)上搜索相關(guān)的資料，學(xué)習(xí)一下別人的設(shè)計，分析一下各自的優(yōu)缺點。（2）仔細(xì)研讀SJA1000和82C250的芯片資料，最終確定自己的硬件設(shè)計。（3）使用EDA軟件實施自己的設(shè)計，制作PCB電路板，這個過程中需要細(xì)心，耐心。（4）焊接元器件。焊接過程中中時常檢測焊接是否牢固，是否短路。（5）接下來就是和軟件配合調(diào)試了。硬件設(shè)計部分就到此為止了。在CAN總線硬件設(shè)計過程中需要注意的地方有以下幾點：（1）電源的設(shè)計。這個應(yīng)該是所有

14、硬件設(shè)計的關(guān)鍵，所以在此也必須提醒一下！（2）復(fù)位電路的設(shè)計。其設(shè)計方法分為三類：上電復(fù)位；手動按鍵復(fù)位；軟件復(fù)位；這三種復(fù)位都是可以的，但我認(rèn)為如果您是初學(xué)者，選擇硬件復(fù)位中的手動按鍵復(fù)位比較好，容易調(diào)試的過程中控制。軟件復(fù)位比較靈活，您可以在程序中控制其復(fù)位。（3）時鐘電路的設(shè)計。這部分是非常重要的，不過一般都有成熟的電路，所以不用擔(dān)心這個。SJA1000有一個可編程的時鐘輸出，可以連接到CPU勺時鐘輸入管腳，提供時鐘信號。但是對于初學(xué)者而且對面積要求又不是很苛刻的，建議您給CPU一個單獨的晶振電路提供時鐘信號。（4）CANH和CANL管腳上最好增加電容濾波，提高抗干擾，電阻限流電路，提高

15、電路保護。5）匹配電阻電路設(shè)計我相信大家如果考慮到了這5個方面的問題，而且搞清楚了，您設(shè)計的電路應(yīng)該沒有問題。下一部的工作就是準(zhǔn)備相關(guān)的只是，進行軟件設(shè)計了。CAN協(xié)議簡單介紹硬件設(shè)計好了，在進行軟件編程之前我們最好對CAN總線的協(xié)議有個了解1 報文傳送由以下四種幀類型數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)從發(fā)送器至接收器。2 遠(yuǎn)程幀：總線單元發(fā)出遠(yuǎn)程幀，請求發(fā)送具有同一識別符的數(shù)據(jù)幀。3 錯誤幀：任何單元檢測到一總線錯誤時就發(fā)送錯誤幀。超載幀：用來在先行的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀（或遠(yuǎn)程幀）之間提供一附加的延時。幀格式介紹數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀由7個不同的位場組成，即幀起始、仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場、CRC場、應(yīng)答場、幀結(jié)束。遠(yuǎn)

16、程幀遠(yuǎn)程幀由6個不同的位場組成，即幀起始、仲裁場、控制場、CRC場、應(yīng)答場、幀結(jié)束。1 錯誤幀錯誤幀由兩個不同的場組成。第一個場是錯誤標(biāo)志，用做為不同站提供錯誤標(biāo)志的疊加；第二個場是錯誤界定符。1 超載幀超載幀包括兩個位場：超載標(biāo)志和超載界定符幀格式中重點部分介紹幀起始幀起始標(biāo)志數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的起始，由一個單獨的“顯性”位組成。由控制芯片完成。2 仲裁場仲裁場包括標(biāo)識符和遠(yuǎn)程發(fā)送請求位（RTR）。對于CAN2.0A標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)識符的長度為11位。RTR位在數(shù)據(jù)幀中必須是顯性位，而在遠(yuǎn)程幀必須為隱性位。對于CAN2.0,標(biāo)準(zhǔn)格式和擴展格式的仲裁場不同。在標(biāo)準(zhǔn)格式中，仲裁場由11位標(biāo)識符和遠(yuǎn)程發(fā)送請求

17、位組成。在擴展格式中，仲裁場由29位標(biāo)識符和替代遠(yuǎn)程請求位（SRR、標(biāo)志位（IDE）和遠(yuǎn)程發(fā)送請求位組成。仲裁場的作用之一是說明數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀發(fā)送目的地；之二是指出數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀。仲裁場的數(shù)據(jù)由軟件編程配置SJA1000完成。3 控制場控制場由6個位組成，說明數(shù)據(jù)幀中有效數(shù)據(jù)的長度。控制場的數(shù)據(jù)由軟件編程配置SJA1000完成。4 數(shù)據(jù)場數(shù)據(jù)場由數(shù)據(jù)幀中的發(fā)送數(shù)據(jù)組成。它可以為08個字節(jié)。數(shù)據(jù)場的數(shù)據(jù)由軟件編程配置SJA1000完成。5 CRC場CRC場包括CRC序列，這部分由SJA1000控制芯片完成。6 應(yīng)答場應(yīng)答場長度為兩個位，包括應(yīng)答間隙和應(yīng)答界定符。由SJA1000控制芯片自動完成。

18、7 幀結(jié)束每一個數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀均由一標(biāo)志序列界定，這個標(biāo)志序列由7個“隱性”位組成。這部分由SJA1000控制芯片自動完成。總之，仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場由軟件編程配置SJA1000完成；幀起始、CRC場、應(yīng)答場、幀結(jié)束由CAN總線控制芯片SJA1000自動完成。其中要重點理解的就是數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀以及組成幀的重要部分。所以初學(xué)者首先把這兩種幀格式掌握了，學(xué)習(xí)CAN總線應(yīng)該就可以入門了。CAN總線學(xué)習(xí)板一一五一優(yōu)惠活動!一第三版閃亮推出！首先多謝各位購買我們PIAE開發(fā)板的朋友們的信任，正因為有你們的信任和支持，才使我們的前2版的CAN總線開發(fā)板全部售出，也給了我們繼續(xù)做下去的動力！為了讓更多對C

19、AN總線有興趣的朋友，有通過實踐學(xué)習(xí)CAN總線的機會，經(jīng)過這段時間和需求者的溝通，我們最終確定了第三版的功能和硬件設(shè)計方案。第三版是在第二版的基礎(chǔ)上進行了簡化，使學(xué)習(xí)CAN總線的目的更加明確，成本降低。我們設(shè)計的第三版比第二版更加精巧，漂亮，爭取讓板子與一張IC卡大小類似，可以方便的嵌入其他系統(tǒng)。第三版比前兩版優(yōu)惠100多元。請大家一定要抓住機會?。《谌鎴D片與一張IC卡的大小差不多，十分精巧，別致!再來張?zhí)貙?，pp嗎?第三版的主要功能介紹1硬件功能主要包括有指示（1）CAN總線通訊模塊：采用SJA1OOO+82C250勾成CAN空制器和驅(qū)動器,燈顯示通訊狀態(tài)，支持自收發(fā)功能，也支持多點通訊

20、組網(wǎng)(2) RS232串口通訊模塊：采用Max232完成信號轉(zhuǎn)變?？梢耘cPC機通訊；實現(xiàn)在線程序編程；與CAN®信模塊組合應(yīng)用即可實現(xiàn)232與CAN總線轉(zhuǎn)換，而且是雙向的(3) 無線接口：可以連接RF2401無線通訊模塊，學(xué)習(xí)無線通訊。如果不需要，也可以作為擴展口。(4) 數(shù)碼管顯示模塊：有四個數(shù)碼管組成，可以簡單顯示收發(fā)數(shù)據(jù)。(5) 自由按鍵：有INTO自由按鍵，您可以采用按鍵實現(xiàn)主動發(fā)送功能，實現(xiàn)人機交互(6) 2個自由指示燈：可以在您調(diào)試時指示一些狀態(tài)，主要起協(xié)助調(diào)試功能。2軟件功能基礎(chǔ)實驗：讓大家先熟悉板子的資源(1) 數(shù)碼管顯示程序(2) 按鍵計數(shù)程序RS232通訊CAN總

21、線通信實驗：讓大家在實戰(zhàn)中掌握can總線(1) CAN總線自收發(fā)。(2) CAN總線一對一點對點通訊。(3) CAN總線多點組網(wǎng)。232<>CAN總線無線通信試驗：知識進階，掌握無線通信(1) 無線一對一收發(fā)232<>無線四我們的優(yōu)勢有前2版can總線開發(fā)板的成功開發(fā)經(jīng)驗積累，匯集多用戶意見，修改成第三版，去除冗余部件，硬件絕對可靠1）傳輸距離工程中您可能需要考慮到傳輸距離和可靠性問題！我們板子和程序在實際項目中經(jīng)過測試。項目中傳輸速率采用10Kbps,傳輸距離大概在200米左右，通訊很穩(wěn)2）多點網(wǎng)絡(luò)CAN網(wǎng)絡(luò)最多支持110個節(jié)點。我們工程中需要200多個節(jié)點。我們采用

22、的方案是50個節(jié)點一組，然后就是采用HUB連接起來實現(xiàn)的。1. 我們有多個總線項目成功開發(fā)經(jīng)驗，實戰(zhàn)程序代碼實用，注釋詳盡清楚，讓您在短期內(nèi)對can總線有更好的認(rèn)識和體會！針對面廣泛，前面2版用戶很多，公司的工程師，高校的老師，還有很多在校的學(xué)生使用面廣泛，可以用于工程評估，課程設(shè)計，及畢業(yè)設(shè)計我們也是從學(xué)生過來的，老師上課講的東西，大部分是一些繁雜的理論，而且沒有動手實踐的機會！而我們根據(jù)CAN總線的學(xué)習(xí)過程積累的經(jīng)驗，將一些復(fù)雜的理論精簡化，通俗易懂，而且配合我們的學(xué)習(xí)板，初學(xué)者很容易掌握。目前獲得用戶的反饋都很不錯！而且我們了解初學(xué)者需要什么，難點在哪？所以我們編制的指導(dǎo)書和資料都是非常

23、適合廣大同學(xué)的自學(xué)，而且我們會提供切實及時的指導(dǎo)和幫助。2. 家庭貧困的在校本科生，如果經(jīng)濟有困難，請單獨聯(lián)系我們。五購買方式1您可以和我們聯(lián)系，把貨款直接匯到我們的銀行帳號上。我們收到后，當(dāng)天或者第二天會快遞給你。2您也可以在淘寶網(wǎng)上購買我們的CAN總線學(xué)習(xí)板。同樣，我們也會盡快快遞給你。六價格優(yōu)惠前:1號方案程序+技術(shù)指導(dǎo)二150一塊CAN總線學(xué)習(xí)板+郵費+原理圖+2號方案兩塊CAN總線學(xué)習(xí)板+郵費+原理圖3號方案序+技術(shù)指導(dǎo)二420+程序+技術(shù)指導(dǎo)二290兩塊CAN總線學(xué)習(xí)板+兩塊無線模塊+郵費+原理圖+程優(yōu)惠后:1號方案一塊CAN總線學(xué)習(xí)板+郵費+原理圖+程序+技術(shù)指導(dǎo)二150=1202號方案兩塊CAN總線學(xué)習(xí)板+郵費+原理圖+程序+技術(shù)指導(dǎo)二290=2303號方案兩塊CAN總線學(xué)習(xí)板+兩塊無線模塊